第一篇:水泥窯純低溫余熱發電技術與裝備簡介
水泥窯純低溫余熱發電技術與裝備簡介
一、前言
水泥生產過程需要消耗大量的能源和天然礦物,而這些資源是不可再生的,因此制約了水泥工業的可持續發展,降低水泥生產過程中原燃料的消耗是保證水泥工業可持續發展的最有效措施。水泥熟料煅燒過程需要較高的煅燒溫度,消耗大量的天然礦石能源——煤炭,以目前先進的新型干法水泥窯為例,其單位熟料燒成熱耗在2900~3300kJ/kg,但同時約占熟料燒成熱耗30--40%的熱量隨廢氣從窯尾和窯頭排入大氣,而采用余熱發電技術將這部分熱量回收是一種非常有效的辦法----
二、華效公司在低溫余熱發電方面的技術保障能力及業績
公司簡介
協作單位
公司技術力量及外聘技術顧問
相關工作業績
三、水泥低溫余熱發電技術和裝備:
設計思想
A冷卻機中部開口,抽取較高溫度的廢氣以提高發電能力。(由用戶選擇)
目前,?窯外分解窯所配套的篦式冷卻機出口廢氣溫度多在200℃左右,在這種溫度下的熱量品位較低,?很難進行動力回收,除非窯尾廢氣溫度相當高的特殊情況,一般情況下要對冷卻機進行相應的改造。由于從冷卻機各段篦床上逸出的溫度是不一樣的,可以將這股廢氣人為地分為兩部分,一部分是從冷卻機中部逸出的,溫度在300℃以上的中溫廢氣,?利用這股廢氣進行余熱動力回收是可行的;另一部分是從冷卻機后部逸出的120 ℃左右的廢氣,這股廢氣基本上沒有動力回收價值,而且與前一部分廢氣混合時降低了其熱能的品位,使系統的可用能遭受很大的損失。因此,在冷卻機原有廢氣出口前新開一抽氣口,用以抽取冷卻機中部逸出的氣體進行余
熱動力回收,原有抽氣口抽取冷卻機后部廢氣,兩抽氣口之間用擋墻相隔,壓力的平衡用擋板實現。設置鍋爐旁通煙道,以便鍋爐停運時不影響水泥生產。鍋爐出口廢氣與原抽氣口的廢氣混合后進入電收塵,匯入水泥工藝流程。
B對預熱器進行相應改造,由五級換熱改為四級換熱。
經過認真核算,可實施預熱器的改造以提高發電能力,從而提高全廠整體的熱利用效率(由用戶選擇)。
工藝流程
設備特點
PH爐形式的確定
PH爐有兩種布置形式:一種為臥式,另一種為立式。
臥式爐主要優點有:不易積灰,清灰容易;定期除灰對水泥工藝控制影響小。
臥式爐主要缺點有:占地面積大;密封困難,漏風點較多,熱效率相對立式爐較低。
立式鍋爐主要優點:漏風點少、熱效率較高、比較容易布置(可順著窯尾風管布置)、占地面積較小。
立式鍋爐主要缺點:在相同管束間距的情況下鍋爐易積灰(特別是窯尾廢氣中的粉塵濃度較高)、耗鋼量相對較大,定期除灰對水泥工藝控制影響較大。
鍋爐的積灰主要與粉塵濃度和粉塵性質及受熱面的布置水平有關,入爐廢氣中所含粉塵主要為生料粉,較為松散,通過機械振打可以達到清除積灰的目的。
通過以上比較和采取的措施,從盡量不影響水泥工藝系統的穩定運行出發,推薦PH爐采用臥式鍋爐。
與單壓、雙壓系統的比較
技術及裝備的可靠性
四、對現有水泥生產設備的影響:
1、窯頭電收塵:
對窯頭電收塵的影響從以下幾方面來分析:
⑴粉塵比電阻。電收塵的入口廢氣溫度降低,對粉塵比電阻產生一定的影響。但仍處于電收塵器的運行允許范圍內,對電收塵的收塵效率將產生一定的不利影響。
⑵入口粉塵濃度和粒徑。冷卻機廢氣在進入AQC鍋爐前要先經過預除塵器,一部分粉塵沉降下來,電收塵入口粉塵濃度大幅降低。若冷卻機進行中部開口的改造,原抽氣口處抽氣量減少,局部氣體流速降低,?對粉塵的攜帶能力大大降低,因此電收塵入口粉塵濃度也比不改造降低更多
⑶廢氣流量。通過電收塵的廢氣質量流量不變,由于廢氣溫度的下降,使氣體體積縮小,導致廢氣在電收塵器內流速減小,滯留時間延長,有利于收塵器的收塵效率。
因此,冷卻機的改造和余熱鍋爐的投入將對窯頭電收塵的收塵效果產生影響,如果調節得當,技術措施得力,可使收塵器出口粉塵濃度有一定的下降。
2、窯頭排風機:
由于在冷卻機前設置余熱鍋爐及相應進行冷卻機的改造,廢氣全流程的阻力比原來增加約1.0kPa,?需要排風機提供更大的抽力。水泥廠的窯頭排風機設計能力一般都有較大的余量,加上由于進入風機廢氣密度的增大,風機的輸出風壓而能夠相應提高,一般來說可以適應改造后的工況,只需調整其工作點。如果風機能力不夠,則需要根據情況更換風機或葉輪。
3、窯尾排風機:
由于在風機前加入一臺PH鍋爐,壓力損失約增加1.0kPa,但由于進入風機廢氣密度的增大,提高了風機的輸出壓頭,而且進入風機的廢氣含塵時量大大降低,故對窯尾風機影響不大,一般只需調整其工作點,不需更換風機。
4、原料磨烘干能力:
增設PH鍋爐后,窯尾排風機入口風溫降低,入原料磨的風溫將有相同程度的下降,使原料磨的烘干能力受到不利影響,從而影響到原料磨的生產能力。只要保證PH爐的出口廢氣溫度達到工藝要求,PH爐的投入對原料磨的生產能力影響不是很大,一般情況下可通過調整工藝參數來解決。在雨季入磨原料水分較高,影響到原料磨的生產能力時,則將原有的與PH鍋爐并聯的廢氣管道作為PH鍋爐的旁通管道,綜合考慮發電機出力和原料磨的生產,通過擋板的調節使部分廢氣通過旁通管道,減少PH鍋爐的出力,以提高入磨風溫,保證原料磨的生產。
5、其它:
由于廢氣溫度的變化及漏風增加等因素,對煤磨、增濕塔、窯尾電收塵及風機等運行工況都有一定的影響,但影響較小,通過調整工藝參數即可解決。
綜上所述,增設余熱鍋爐在技術上是沒有問題的,除對冷卻機
要做改造外,其它設備均只需做相應的工藝參數調整。從已建成的寧國水泥廠等廠家的運行情況來看,如果調整得當,對水泥生產能產生正面的影響。
五、經濟評價:
六、合作模式
華效公司擁有雄厚的技術和資金實力,可根據用戶的具體要求,提供不同的形式的服務。
1、項目總承包模式
用戶與華效公司簽訂工程總承包合同,華效公司根據合同建設余熱發電工程,用戶按合同支付工程款,工程竣工通過驗收后移交給用戶。
2、合資建設模式
由用戶、華效公司、電力公司及自然人設立余熱發電公司,售電給電網或直接給用戶,享受免稅政策。
3、固定回報模式
由華效公司投資建議,在確定的時間內(如投產后回轉窯運行時間達25000小時),發電收益歸華效公司。合同到期后,工程產權過渡給用戶。
第二篇:中國水泥窯余熱發電技術范文
從保護環境,節約資源和能源,倡導可持續發展的角度,以及提高水泥企業的經濟效益等方面看,減少水泥的產量,提高水泥和建筑物的質量應該是當務之急。致力于節能減排,向節能型轉化升級。實施低溫余熱發電項目,將使水泥生產的成本大幅度降低,為水泥企業提高再生能源利用效率探索了新的途徑和方式。
采用純低溫余熱發電技術,把熟料生產過程中排放的余熱進行回收,轉化為電能再用于生產,不僅不會對環境造成污染,還能有效節約能源、減少粉塵和二氧化碳排放量,是水泥企業“節能減排”戰役中的主戰場,是降低成本、增加效益最為明顯的一條路子,在不影響水泥生產工藝及不變動現生產設備的前提下,回收廢氣余熱進行發電,能力達到40千瓦時/噸,超過我國平均水平的26-28千瓦時,年節煤17038噸。
水泥熟料鍛燒過程中,由窯尾預熱器、窯頭熟料冷卻機等排掉的400℃以下低溫廢氣余熱,其熱量約占水泥熟料燒成總耗熱量30%以上,造成的能源浪費非常嚴重。水泥生產,一方面消耗大量的熱能(每噸水泥熟料消耗燃料折標準煤為100~115kg),另一方面還同時消耗大量的電能(每噸水泥約消耗90~115kwh)。如果將排掉的400℃以下低溫廢氣余熱轉換為電能并回用于水泥生產,可使水泥熟料生產綜合電耗降低60%或水泥生產綜合電耗降低30%以上,對于水泥生產企業:可以大幅減少向社會發電廠的購電量或大幅減少水泥生產企業燃燒燃料的自備電廠的發電量以大大降低水泥生產能耗;可避免水泥窯廢氣余熱直接排入大氣造成的熱島現象,同時由于減少了社會發電廠或水泥生產企業燃燒燃料的自備電廠的燃料消耗,可減少CO2等燃燒廢物的排放而有利于保護環境。降低能耗、保護環境
為“建設節約型社會、推進資源綜合利用”政策的推行提供技術支持
能源、原材料、水、土地等自然資源是人類賴以生存和發展的基礎,是經濟社會可持續發展的重要的物質保證。而隨著經濟的發展,資源約束的矛盾日益凸顯。為此中國政府在為貫徹實施《節能中長期專項規劃》而編制的《中國節能技術政策大綱》(2005年修訂稿)中明確支持“大中型新型干法水泥窯余熱發電技術”的研究、開發、推廣工作。
建設余熱電站,投資小,見效快,可以大幅降低水泥生產能耗既成本,相應地可以大幅提高企業經濟效益。
根據新型干法水泥生產技術的發展,在1990年安排了國家重大科技攻關項目《水泥廠低溫余熱發電工藝及裝備技術的研究開發》工作。截止2005年底,利用這項技術在中國國內的23個水泥廠36條1000~4000t/d預分解窯生產線上建設投產了28臺、總裝機為45.36萬Kw的以煤矸石、石煤為補燃鍋爐燃料的綜合利用電站,各水泥廠取得了可觀的經濟效益。這項技術的研究、開發、推廣、應用,為我國開發水泥窯純低溫余熱發電技術及裝備工作積累了豐富的經驗。
根據研究、開發、推廣《帶補燃鍋爐的水泥窯低溫余熱發電技術》的經驗,結合日本KHI公司1995年為中國一條4000t/d水泥窯提供的6480Kw純低溫余熱電站的建設,國內分別于1997年、2001年在一條2000t/d水泥線、一條1500t/d水泥線上利用中國國產的設備和技術建設投產了裝機容量各為3000Kw、2500Kw的純低溫余熱電站。2001年至2005年,中國水泥行業利用中國國產的設備和技術在十數條1200t/d級、2500t/d級、5000t/d級新型干法窯上配套建設了裝機容量分別為2.0MW、3.0
MW、6.0MW的純低溫余熱電站,形成了中國第一代水泥窯純低溫余熱發電技術,綜合技術指標可以達到噸熟料余熱發電量為3140KJ/kg-28~33kwh/t。
通過對十數條1200t/d級、2500t/d級、5000t/d級新型干法窯2.0MW、3.0MW、6.0MW純低溫余熱電站建設、運行經驗的總結,自2003年起,中國研究、開發出了第二代水泥窯純低溫余熱發電技術。至2007年2月,利用第二代水泥窯純低溫余熱發電技術在中國國內的1條1500t/d、1條1800t/d及1條2000t/d、1條3200t/d、4條2500t/d、6條5000t/d共14條新型干法水泥生產線上設計、建設、投產了11臺裝機容量分別為1臺3MW、1臺3.3MW、2臺7.5MW、3臺4.5MW 2臺9MW、2臺18MW的純低溫余熱電站,其噸熟料余熱發電量均為3140KJ/kg-38~42kwh/t。安徽寧國、江西、山東、廣西柳州等地的干法水泥窯先后建成帶補燃爐和純低溫余熱發電系統,并投入運行。可見,隨著世界經濟快速發展、新型節能技術的推廣應用,充分利用有限的資源和發展水泥窯化余熱發電項目已成為水泥工業發展的一種趨勢,也完全符合國家產業政策。本項目符合我國采用循環經濟的模式實現國民經濟可持續發展的要求,有利于推動循環經濟的發展。
對于帶有5級預熱器的水泥窯其余熱發電能力在保證滿足生料烘干所需廢氣溫度為210℃、煤磨烘干所需廢氣參數、不影響水泥生產、不增加水泥熟料燒成熱耗及電耗、不改變水泥生產用原燃料的烘干熱源、不改變水泥生產的工藝流程及設備的條件下,每噸熟料余熱發電量實際上不可能超過750kcal/kg-33kwh(實際熟料產量為5500t/d,熱耗為小于750kcal/kg或者預熱器出口廢氣溫度小于330℃,生料烘干溫度大
于210℃時的發電功率不會大于7800Kw)。對于新型干法水泥煅燒工藝形成的低溫廢氣余熱,以熟料熱耗750Kcal/Kg為基數,當熟料熱耗每增加7~8Kcal/Kg時,噸熟料余熱發電量應增加1 kwh以上。以750Kcal/Kg的熟料熱耗,采用第二代余熱發電技術, 電站發電功率應為7900~8750KW。
水泥熟料熱耗從130公斤標煤減低到110公斤標煤。節能率為15左右,每年要減少熟料煤耗3以上。計算的標煤節省量為:8×0.130-8×0.110=0.16億噸標煤,相應地減排CO2為:0.16億噸×2.4=0.384億噸。
(1)冷卻機采用多級取廢氣方式,為電站采用相對高溫高壓主蒸汽參數及實現按廢氣溫度將廢氣熱量進行梯級利用創造條件;
(2)電站熱力系統采用1.57~3.43MPa—340~435℃相對高溫高壓主蒸汽參數,為提高余熱發電能力提供保證;
(3)汽輪機采用多級混壓進汽(即補汽式)汽輪機,為將180℃以下廢氣余熱生產的低壓低溫蒸汽轉換為電能提供手段;
(4)利用C2級旋風筒內筒至C1級旋風筒入口的450~600℃廢氣設置蒸汽過熱器,使其一方面C1級旋風筒入口的廢氣溫度僅需降低8~12℃(是水泥生產所允許的同時不會增加熟料熱耗),另一方面通過設置的C2級旋風筒內筒過熱器可使SP爐獨立生產主蒸汽,有利于提高余熱發電能力及增加電站生產運行管理的靈活性、穩定性;
(5)窯頭熟料冷卻機冷卻風采用循環風方式,即將AQC爐出口廢氣部分或全部返回冷卻機,這樣可以提高窯頭熟料冷卻機廢氣余熱回收率并同時可以提高窯頭AQC爐
進口廢氣溫度從而進一步提高發電量。
中國水泥窯余熱發電技術研究、開發、推廣工作的整個過程均是以大連易世達能源工程有限公司的主要技術力量為核心并因此獲得了若干項有關水泥窯余熱發電技術的中國國家專利。
以750Kcal/Kg的熟料熱耗,對于2500t/d窯:噸熟料余熱發電能力應為
電站發電功率應為5200~5600KW)。50~54kwh,
第三篇:首次用水泥窯廢氣余熱發電成功
首次用水泥窯廢氣余熱發電成功
利用水泥生產線窯頭和窯尾的廢氣余熱發電,可很好地節約能源和減排二氧化碳。農業部有關負責人今天宣布,我國第一個新型干法(五級旋風預熱器)回轉窯純低溫余熱發電項目獲得成功。
浙江申河水泥股份有限公司用這一新技術進行水泥窯廢氣余熱發電,一年發電量2094萬度,實現了水泥生產線三分之一的電力自給。同時,每年可減少19993噸二氧化碳排放量。此一項目自并網發電至今已正常運行3個多月,經專家認真檢測和評議,今天在北京通過驗收。
專家說,水泥生產線的純低溫余熱發電技術,是水泥行業實現循環經濟的新嘗試,有著廣泛的應用領域。浙江申河水泥股份有限公司承擔的日產2500噸熟料水泥生產線純低溫余熱發電,來自“中國鄉鎮企業節能與溫室氣體減排”技改示范項目。由全球環境基金援助,中國農業部、聯合國開發計劃署和聯合國工業發展組織共同實施。目前,該技術已被國家發展改革委員會列入國債支持項目。重點支持我國鄉鎮工業煉焦、制磚、鑄造、水泥4個高耗能、高污染行業中的9個示范企業開展節能技術改造和示范,從而建立相應的政策支撐、技術與市場服務和融資渠道。
第四篇:青海百通高純材料開發有限公司余熱發電項目簡介
青海百通高純材料開發有限公司
煙氣余熱發電項目簡介
青海百通高純材料開發有限公司是青海物通(集團)實業有限公司全資子公司,位于西寧(國家級)經濟技術開發區甘河工業園區,成立于2006年6月,擁有資產7億元,在職員工2000人,14000KVA電爐16臺,年產高純硅鐵20萬噸,是亞洲最大的高純硅鐵生產基地。目前,公司高純硅鐵五期項目即將投產,投產后產能將超過30萬噸。2010年生產各類硅鐵折標產量19.96萬噸,銷售收入12.8億元,省內上繳稅金3800萬元,是青海省納稅先進企業。
公司注重技術創新,自主研發的高純硅鐵生產技術、成本、質量處于國內外領先水平。公司與青海省進出口檢驗檢疫局共同制定了國家《高純硅鐵技術標準》,“物通牌”高純硅鐵被青海省認定為高新技術產品,公司被認定為高新技術企業。
公司自主研發的礦熱爐余熱發電技術解決了余熱鍋爐清灰和蒸汽不穩等難題,目前公司已獲得了冶煉煙氣余熱發電、高純硅鐵產品四項發明專利,余熱發電項目被國家發改委列入國家重點節能技術推廣目錄,公司是青海省唯一一家“資源節約型、環境友好型”試點企業。
公司硅鐵冶煉煙氣余熱發電項目一期工程于2009年10月26日竣工投運,已發電3300多萬度,項目二期工程已在試運行。該項目總投資1.71億元,裝機容量24000KW,設計年發電量1.92億度,相當于年節約標煤7萬余噸,減少二氧化碳排放18萬噸。項目全部投運后,硅鐵冶煉可降低電耗800-1000KWH/T,將新增產值6144萬元,利稅3000萬元。
該項目設計思想是通過余熱回收裝置,利用生產過程中產生的高溫及輻射熱量,進行二次回收利用,在低壓鍋爐內產生鍋爐蒸汽,進而推動發電設備進行余熱發電。一是礦熱爐高溫煙氣導入余熱鍋爐,鍋爐蒸汽驅動汽輪機組從而帶動發電機發電。二是當余熱發電設備出現故障或進行正常維修時進行煙氣導出轉換,恢復現有除塵狀態。該項目填補了我國冶煉用礦熱爐煙氣余熱發電技術空白。
項目的實施不僅給企業自身帶來利潤空間和發展前景,而且對全國同行業走節能減排、循環發展道路產生了積極的示范作用。項目在青海鐵合金行業推廣后煙氣余熱發電可達30億kwh,每年可節約標煤116.35萬噸,減少CO2排放290萬噸。我國鐵合金行業,鐵合金年產1300萬噸,依據已有的余熱發電經驗推算,其煙氣余熱可發電約110.5億KWH,節能折合標煤44.6億噸,減少二氧化碳排放111.3億噸。
第五篇:特種加工技術與裝備簡介
特種加工技術與裝備簡介
1.特種加工
特種加工是指那些不屬于傳統加工工藝范疇的加工方法,它不同于使用刀具、磨具等直接利用機械能切除多余材料的傳統加工方法。特種加工是近幾十年發展起來的新工藝,是對傳統加工工藝方法的重 要補充與發展,目前仍在繼續研究開發和改進。直接利用電能、熱能、聲能、光能、化學能和電化學能,有時也結合機械能對工件進行的加工。特種加工中以采用電能為主的電火花加工和電解加工應用較廣,泛稱電加工。
特種加工亦稱“非傳統加工”或“現代加工方法”,泛指用電能、熱能、光能、電化學能、化學能、聲能及特殊機械能等能量達到去除或增加材料的加工方法,從而實現材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等。
20世紀40年代發明的電火花加工開創了用軟工具、不靠機械力來加工硬工件的方法。50年代以后先后出現電子束加工、等離子弧加工和激光加工。這些加工方法不用成型的工具,而是利用密度很高的能量束流進行加工。對于高硬度材料和復雜形狀、精密微細的特殊零件,特種加工有很大的適用性和發展潛力,在模具、量具、刀具、儀器儀表、飛機、航天器和微電子元器件等制造中得到越來越廣泛的應用。2.發展方向
特種加工的發展方向主要是:提高加工精度和表面質量,提高生產率和自動化程度,發展幾種方法聯合使用的復合加工,發展納米級的超精密加工等。3.常見特種加工方法簡介 1>電火花
利用電火花加工原理加工導電材料的特種加工。又稱電蝕加工。電火花加工主要用于加工各種高硬度的材料(如硬質合金和淬火鋼等)和復雜形狀的模具、零件,以及切割、開槽和去除折斷在工件孔內的工具(如鉆頭和絲錐)等。電火花加工機床通常分為電火花成型機床、電火花線切割機床和電火花磨削機床,以及各種專門用途的電火花加工機床,如加工小孔、螺紋環規和異形孔紡絲板等的電火花加工機床。其加工特點有①能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復雜形狀工件;②加工時無切削力;③不產生毛刺和刀痕溝紋等缺陷;④工具電極材料無須比工件材料硬;⑤直接使用電能加工,便于實現自動;⑥加工后表面產生變質層,在某些應用中須進一步去除;⑦工作液的凈化和加工中產生的煙霧污染處理比較麻煩。電火花加工的主要用途是:①加工具有復雜形狀的型孔和型腔的模具和零件;②加工各種硬、脆材料如硬質合金和淬火鋼等;③加工深細孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等;④加工各種成形刀具、樣板和螺紋環規等工具和量具。
2>激光加工技術
激光加工技術是利用激光束與物質相互作用的特性,對材料(包括金屬與非金屬)進行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一門加工技術。激光加工作為先進制造技術已廣泛應用于汽車、電子、電器、航空、冶金、機械制造等國民經濟重要部門,對提高產品質量、勞動生產率、自動化、無污染、減少材料消耗等起到愈來愈重要的作用。
工作原理:激光加工利用高功率密度的激光束照射工件,使材料熔化氣化而進行穿孔,切割和焊接等的特種加工。早期的激光加工由于功率較小,大多用于打小孔和微型焊接。到20世紀70年代,隨著大功率二氧化碳激光器、高重復頻率釔鋁石榴石激光器的出現,以及對激光加工機理和工藝的深入研究,激光加工技術有了很大進展,使用范圍隨之擴大。數千瓦的激光加工機已用于各種材料的高速切割、深熔焊接和材料熱處理等方面。各種專用的激光加工設備競相出現,并與光電跟蹤、計算機數字控制、工業機器人等技術相結合,大大提高了激光加工機的自動化水平和使用功能。從激光器輸出的高強度激光經過透鏡聚焦到工件上,其焦點處的功率密度高達10(~10(瓦/厘米(,溫度高達1萬攝氏度以上,任何材料都會瞬時熔化、氣化。激光加工就是利用這種光能的熱效應對材料進行焊接、打孔和切割等加工的。通常用于加工的激光器主要是固體激光器和氣體激光器。
3>電子束加工技術:
電子束加工是利用高能量的會聚電子束的熱效應或電離效應對材料進行的加工。利用電子束的熱效應可以對材料進行表面熱處理、焊接、刻蝕、鉆孔、熔煉,或直接使材料升華。電子束曝光則是一種利用電子束輻射效應的加工方法(見電子束與離子束微細加工)。作為加熱工具,電子束的特點是功率高和功率密度大,能在瞬間把能量傳給工件,電子束的參數和位置可以精確和迅速地調節,能用計算機控制并在無污染的真空中進行加
工。
根據電子束功率密度和電子束與材料作用時間的不同,可以完成各種不同的加工。如:
電子束焊接:電子束功率密度達10^5~10^6瓦/平方厘米時,電子束轟擊處的材料即局部熔化;當電子束相對工件移動,熔化的金屬即不斷固化,利用這個現象可以進行材料的焊接。電子束焊具有深熔的特點,焊縫的深寬比可達20:1甚至50:1。這是因為當電子束功率密度較大時,電子束給予焊接區的功率遠大于從焊接區導走的功率。利用電子束焊的這一特點可實現多種特殊焊接方式。利用電子束幾乎可以焊接任何材料,包括難熔金屬(W、Mo、Ta、Nb)、活潑金屬(Be、Ti、Zr、U)、超合金和陶瓷等。此外,電子束焊接的焊縫位置精確可控、焊接質量高、速度快,在核、航空、火箭、電子、汽車等工業中可用作精密焊接。在重工業中,電子束焊機的功率已達100千瓦,可平焊厚度為200毫米的不銹鋼板。對大工件焊接時須采用大體積真空室,或在焊接處形成可移動的局部真空。
電子束鉆孔:用聚焦方法得到很細的、功率密度為 10^6~10^8瓦/厘米的電子束周期地轟擊材料表面的固定點,適當控制電子束轟擊時間和休止時間的比例,可使被轟擊處的材料迅速蒸發而避免周圍材料的熔化,這樣就可以實現電子束刻蝕、鉆孔或切割。同電子束焊接相比,電了束刻蝕、鉆孔、切割所用的電子束功率密度更大而作用時間較短。電子束可在厚度為0.1~6毫米的任何材料的薄片上鉆直徑為1至幾百微米的孔,能獲得很大的深度-孔徑比,例如在厚度為 0.3毫米的寶石軸承上鉆直徑為25微米的孔。電子束還適合在薄片(例如燃氣輪機葉片)上高速大量地鉆孔。
電子束熔煉:電子束熔煉法發明于1907年,但直到50年代才用于熔煉難熔金屬,后來又用于熔煉活潑金屬(如Ti錠)和高級合金鋼。電子束加熱可使材料在真空中維持熔化狀態并保持很長時間,實現材料的去氣和雜質的選擇性蒸發,可用來制備高純材料。電子束加熱是電能轉為熱能的有效方式之一,大約有50%功率用于熔化和維持液化。功率在60千瓦以下的電子束熔煉機可用直熱式鎢絲作為電子槍的陰極。60千瓦以上熔煉機的電子槍則用間熱式塊狀鉭陰極,它由背后的鎢絲所發射的電子轟擊加熱到 2700K,可有每平方厘米為幾安的發射電流密度。電子槍加速電壓約30千伏,這樣容易防止電擊穿和減弱 X射線輻射,電子束用磁聚焦和磁偏轉。電子槍和熔煉室用不同的真空泵抽氣,真空度分別維持在10和10帕左右。80年代已生產出600千瓦級的電子槍。如需更大功率,可用幾支電子槍同時工作。利用電子束加熱可鑄造100噸的坯料。4>等離子束及等離子體加工技術:
表面功能涂層具有高硬度、耐磨、抗蝕功能,可顯著提高零件的壽命,在工業上具有廣泛用途。美國及歐洲國家目前多數用微波ECR等離子體源來制備各種功能涂層。等離子體熱噴涂技術已經進入工程化應用,已廣泛應用在航空、航天、船舶等領域的產品關鍵零部件耐磨涂層、封嚴涂層、熱障涂層和高溫防護層等方面。等離子體的分類有多種方法,但在工業上用的等離子體通常按溫度分類見表1[1],用的較多的是非平衡等離子體和熱能離子體中的低溫等離子體。一般情況下,低溫熱等離子體比非平衡的等離子體的壓力高。實際上,也正是它們的工作壓力不同,使它們的作用機理發生了變化。低氣壓時,粒子間的碰撞頻率較低,主要作用是帶電粒子與被處理材料之間發生的物理過程。隨著壓力的增加,碰撞次數增加,化學過程開始充當主要角色。當壓力進一步增加達到1×105Pa 左右時,等離子體變得更象一個熱源,很多場合代替了燃燒。此時,離子與電子的溫度趨于大致接近,其密度比非平衡類型的等離子體要高。
5>超聲波加工技術:
超聲波加工基本原理:在工件和工具間加入磨料懸浮液, 由超聲波發生器產生超聲振蕩波, 經換能器轉換成超聲機械振動, 使懸浮液中的磨粒不斷地撞擊加工表面, 把硬而脆的被加工材料局部破壞而撞擊下來。在工件表面瞬間正負交替的正壓沖擊波和負壓空化作用下強化了加工過程。因此,超聲波加工實質上是磨料的機械沖擊與超聲波沖擊及空化作用的綜合結果。
在傳統超聲波加工的基礎上發展了旋轉超聲波加工, 即工具在不斷振動的同時還以一定的速度旋轉, 這將迫使工具中的磨粒不斷地沖擊和劃擦工件表面, 把工件材料粉碎成很小的微粒去除, 以提高加工效率。超聲波加工精度高, 速度快, 加工材料適應范圍廣, 可加工出復雜型腔及型面, 加工時工具和工件接觸輕, 切削力小, 不會發生燒傷、變形、殘余應力等缺陷, 而且超聲加工機床的結構簡單, 易于維護。
超聲加工主要用于各種硬脆材料,如玻璃、石英、陶瓷、硅、鍺、鐵氧體、寶石和玉器等的打孔(包括圓孔、異形孔和彎曲孔等)、切割、開槽、套料、雕刻、成批小型零件去毛刺、模具表面拋光和砂輪修整等方面。
其原理圖為